Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Кризисные явления и их роль в динамике развития экосистем 7
1.1. Динамика развития систем 7
1.2. Понятие и типология кризиса 10
1.3. Представление о кризисах с точки зрения различных дисциплин 17
1.3.1. Кризисы с позиций системных дисциплин 17
1.3.2. Глобальные биотические кризисы в геологическом прошлом 20
1.3.3. Кризисы в современных экосистемах 24
Глава 2. Экосистема как объект изучения кризисных явлений 28
2.1. Структурно-функциональные аспекты и динамика развития экосистем 28
2.2. Механизмы управления экосистем 36
2.3. Мониторинг кризисных явлений в экосистемах 40
Глава 3. Методика и материалы исследований 45
3.1. Методологические подходы к исследованию кризисов в экосистемах 45
3.2. Материалы и методики 53
3.3. Методика проведения анализа кризисных этапов развития экосистем 61
Глава 4. Разработка системной модели кризисных этапов развития экосистем 66
4.1. Системно-синергетическое описание экосистемы 66
4.2. Системная модель протекания кризисных процессов в экосистеме 75
4.3. Факторы, влияющие на характер распространения кризиса в системе 84
Глава 5. Исследование кризисных процессов в экосистемах 8?
5.1. Модель протекания кризисных процессов на основе палеонтологических данных 89
5.2. Кризисные явления в бассейне Черного моря под влиянием вида-вселенца Mnemiopsis leidyi 97
5.3. Кризисные процессы, происходящие в макрофитном озере под воздействием антропогенного сброса биогенных веществ 105
5.4. Кризисные процессы, вызванные подтоплением территории в результате заполнения водохранилища 109
5.5. Кризисные процессы под воздействие продолжительного суходольного заболачивания 111
5.6. Кризисные процессы в степных сообществах, вызываемые выпасом скота 113
5.7. Критические переходы на границах лесных ландшафтов 116
Глава 6. Анализ закономерностей протекания кризисных процессов на примере экосистем 121
6.1. Анализ сводной комплексной таблицы 121
6.2. Анализ симптоматики методом главных компонент 127
6.3. Сопоставление симптоматики с общими закономерностями развития систем 135
Выводы 138
Приложения 139
Список литературы 180
- Динамика развития систем
- Структурно-функциональные аспекты и динамика развития экосистем
- Методологические подходы к исследованию кризисов в экосистемах
Введение к работе
Актуальность темы
Нарастание экологических проблем, перед которыми сегодня оказалось человечество, представляет собой результат многоаспектного влияния человека на биотическую и абиотическую составляющие биосферы. В настоящее время в биосфере происходят локальные и глобальные изменения, характеризуемые как кризисные процессы [39, 48, 71, 112, 115, 149]. Сложным для понимания является выявление последствий кризиса и определение дальнейшего хода событий в развитии биологических и социальных систем. Наиболее актуальными являются следующие вопросы: какие воздействия способствуют возникновению кризисных явлений в экосистемах; по каким признакам можно предсказать наступление кризисного этапа и степень кризисности экосистемы; чем характеризуется каждый кризисный этап; какие механизмы (управления, самоорганизации) способствуют выходу системы из кризиса? Для того чтобы ответить на данные вопросы необходимо исследовать закономерности кризисных процессов и явлений, динамику экосистем в нестабильных, критических условиях.
Одним из главных факторов, по которому можно отслеживать структурно-функциональные изменения, происходящие в экосистеме, является изменение динамики биологического разнообразия. Изменение различных составляющих биологического разнообразия (структуры, взаимосвязей, функциональных параметров) является теми индикаторами, которые характеризуют происходящие в экосистеме процессы, как в стабильные этапы развития, так и в кризисные [89].
Жизненно необходимой для человечества задачей является сохранение биоразнообразия, что диктуется, прежде всего, необходимостью поддержать устойчивый режим функционирования биосферы. Биоразнообразие тесно связано с организацией экосистем, устойчивость которых определяется возможностью воспроизведения живым веществом своих средообразующих функций. Биотические механизмы устойчивости определяют стабильность локальных и региональных природных систем вплоть до биосферы. Однако биоразнообразие также может быть фактором неустойчивости - во всем мире наметились тенденции расширения ареалов видов-интродуцентов. Конкурентно агрессивные, виды-вселенцы способны вытеснить аборигенные виды растений и животных и привести к катастрофическим изменениям биоразнообразия крупных регионов. В России этот процесс затронул водоемы Европейской России, Азовского, Каспийского и Черного морей [12,50, 165].
Деградация биоразнообразия относится к числу основных причин, способствующих нарастанию количества и масштабов экологических кризисов на различных уровнях. Проблемы исследования нарушения и сохранения биологического разнообразия является многоаспектной задачей, и одним из первых ее этапов является мониторинг биоразнообразия. На основании выявленных закономерностей и тенденций возможно построение долгосрочного экологического прогноза [269]. Одной из важнейших на сегодня задач сохранения биоразнообразия является выявление закономерностей кризисных структурно-функциональных изменений в экосистемах разных уровней организации и масштаба. Решение данной проблемы связано с изучением механизмов самоорганизации и управления, присущих биологическим системам. При этом важную роль играет научное диагностирование и прогнозиро- вание поведения экосистем в кризисные этапы развития. Как отмечал В.В. Станчинский, научное прогнозирование должно охватывать не только небольшие интервалы времени, но и «установление прогноза в эволюции природных комплексов, происходящих в процессе многолетних циклов и вековых изменений» (Станчинский, 1938, с. 41 [227]). Решение этой проблемы он связывал с длительными стационарными, комплексными исследованиями на базе заповедников, а также с палеоэкологическими изысканиями.
Решение проблем сохранения биоразнообразия и исследования кризисных процессов является комплексной задачей, требующей для своего решения междисциплинарного подхода. Использование концептуального аппарата таких дисциплин как палеонтология, экология, география, общая теория систем, теория самоорганизации и др., делает возможным проведение комплексного исследования кризисных процессов в экосистемах и выявление роли биоразнообразия в них. В настоящее время наиболее изученными являются стабильные этапы развития экосистем. Кризисные явления активно изучаются в палеонтологических исследованиях (Жерихин, 1978, 1984, 1997; Барсков, 1996; Красилов, 1985, 1989; Вахрушев, 1993; Раутиан, 1988, 1997; Рас-ницын, 1988; Алексеев, 1990, 1998; Kauffman S.A., 1993; Kauffman E.J., 1986; Newell, 1986, Newman, 1996; Sepkoski, 1986, 1995; Bak, 1996), имеется множество работ, посвященных описанию критических состояний в современных биологических и географических системах (Горшков, 1990, 1998; Арманд, 1983, 1988; Виноградов, 2000, 2005; Максимова, 2003, 2005; Кучерук, 2002, 2006; Котляков, 1993; Покровская, 1972; Пузаченко, 1992;Свирежев, 1978, 1987, и др.).
Цель и задачи исследования
Целью настоящего исследования является изучение закономерностей кризисных этапов развития экосистем на примере динамики структурно-функциональных изменений.
Эта цель определила следующие задачи исследования:
Рассмотреть на примере динамики структурно-функциональных изменений процессы, происходящие в различных экосистемах на кризисных этапах развития.
Выявить этапы протекания кризисных процессов.
Выявить процессы, симптомы и показатели, отображающие динамику структурных и функциональных изменений в экосистеме в кризисные этапы развития.
Разработать общую модель динамики протекания кризисных процессов в экосистемах.
Разработать методические подходы к изучению кризисных процессов в экологических системах.
Объект и предмет исследований
Объектом исследования являются экологические системы различных уровней организации и масштаба, подверженные кризисным процессам.
Предметами исследования являются закономерности протекания кризисных явлений и процессы самоорганизации, отображающие динамику структурно-функциональных изменений экосистем.
Научная новизна:
Научная новизна работы заключается в теоретическом и практическом обосновании ряда положений, имеющих значение для развития методологии и методики проведения анализа протекания кризисных явлений в экосистемах различных уровней организации и масштаба: разработана универсальная схема кризисных этапов развития экосистем на основе синтеза частных кризисных явлений, имевших место в различных экосистемах (на основе палеонтологических материалов и данных современных стационарных исследований в заповедниках); выявлены аналогии протекания кризисных процессов в различных типах экосистем, выявлены и обобщены процессы, симптомы и показатели (индикаторы) для каждого этапа кризиса; разработана методика проведения кризис-мониторинга, позволяющая осуществлять комплексное исследование кризисных явлений в экосистемах различных уровней организации и масштаба: выявлять закономерности протекания кризисных явлений, определять этапы развития кризиса, осуществлять прогнозирование дальнейшего развития экосистемы с целью принятия научно обоснованных управленческих решений.
Практическая значимость:
Результаты исследования могут быть использованы: при проведении мониторинга для определения степени кризисности экосистем, находящихся под воздействием природных и антропогенных факторов; в качестве научного обоснования выработки и принятия управляющих решений для осуществления коррекции хода развития кризиса на основе закономерностей протекания кризисных явлений и процессов самоорганизации; для определения этапа кризиса и специфики его протекания на основе выявленных универсальных показателей протекания кризисных процессов.
Апробация работы
Результаты работы доложены на научно-практических конференциях в г. Санкт-Петербурге в 1997-2006 гг., на Международном семинаре «Nordic-Russian-Baltic GIS and biodiversity workshop» в Тварминне (Финляндия) в 1999 году, на Научно-практическом семинаре «Теоретические основы биоразнообразия» в г. Санкт-Петербурге в 2000 году, на семинарах кафедры «Зоология беспозвоночных» СПбГУ, кафедры «Экология» Междисциплинарного центра СПбГУ, на семинарах лаборатории Моделирования эволюции ИЭФиБ им. И.М. Сеченова РАН в 2000-2006 г., на летнем международном Сертификационном курсе «Устойчивое развитие и экологический менеджмент)) в 2005 г. (Санкт-Петербург).
Результаты исследований с 1998 года используются в процессе обучения студентов специальности 013100 «Экология» на биолого-почвенном, геологическом факультетах и факультете географии и геоэкологии СПбГУ, а также в учебном процессе Центра переподготовки и повышения квалификации по естественнонаучным направлениям (ЦППК ЕН) СПбГУ, в образовательных курсах «Устойчивое развитие и экологический менеджмент» Программы сотрудничества между СПбГУ и университетом Калифорнии, Беркли (США). По результатам работы над диссертацией опубликовано 13 печатных работ, в том числе 1 коллективная монография и учебно-методические рекомендации для проведения курсов лекций.
Структура диссертации и объем работы
Диссертационная работа включает в себя введение, 6 глав, выводы и список использованной литературы (общее число работ более 300, из них на иностранном языке более 50). Объем диссертации составляет 197 страниц машинописного текста, включая 18 таблиц, 36 рисунков, 4 приложения.
Динамика развития систем
Спецификой исследования кризисной динамики развития экосистем является фрагментарный характер теоретических представлений о данных процессах, неполная разработанность и трудоемкость обеспечения комплексного мониторинга кризисных процессов, невозможность проведения эксперимента. Тем не менее, были предприняты попытки сведения воедино общих закономерностей развития экосистем [23, 174, 197], среди которых присутствует описание и кризисных явлений. В настоящее время представление о ходе и последствиях протекания кризисных процессов является недостаточно целостным и, в основном, существует в виде описания закономерностей протекания таких явлений на примере отдельных экосистем под влиянием конкретных возмущающих воздействий [41, 51, 92, 96, 125, 134, 144, 189, 238, 267,272].
Развитие сложных систем, к которым относятся и биологические системы, включает в себя этапы, характеризующиеся различным типом динамики и направленностью основных процессов. Развитие любой системы - это чередование стабильных и нестабильных (кризисных, критических) фаз. В общем виде, фазы развития сложных систем представлены на рис.1. область экологической толерантности), которая ограничивается критическими значениями параметров внешней среды (температуры, влажности, количества ресурсов и т. д.). Отклонение параметров происходит вследствие нарушения циркуляции и обмена потоков энергии и вещества (ЭВ) между средой и системой или между элементами внутри системы. Если отклонение параметров нивелируются механизмами управления (рис. 2., область 1), то система не выходит из области динамического равновесия (гомеостатического диапазона). Ее ответом на возмущение будет подстройка организационной структуры под новые потоки ЭВ. Любые колебания параметров экосистемы в этом диапазоне (колебания численности популяций, изменение микроклиматических характеристик и др.) нивелируются по принципу отрицательной обратной связи (например, система «хищник-жертва»), либо происходит локальная подстройка структурно-функциональной организации экосистемы (сезонное изменение состава сообщества и др.). Выход за пределы гомеостатического диапазона для биоты экосистемы нежелателен и предотвращается механизмами управления и реакциями, действующими на различных уровнях: генетическом, организменном, популяционном, экосистем-ном и др. (более подробно см. глава 2.2). Совокупность реакций всех видов сообщества определяет общий комплекс механизмов управления экосистемой [92].
Под влиянием внешних и/или внутренних факторов происходит выход системных параметров за пределы гомеостатического диапазона (область оптимального функционирования). Плавное постепенное изменение структуры и динамики функционирования системы происходит до определенного уровня (пределы устойчивости, толерантные границы), за которым следует резкий качественный скачок (переключение триггера, в терминах А.Д. Арманда [23]) - система переходит из гомеостатического диапазона в область перестроек, кризисных процессов (область 2). Например, в процессе подтопления почв лесной зоны при определенной глубине залегания грунтовых вод на подзолистый процесс накладывается процесс олуговения. С этого момента в почве (и как следствие, в растительности) начинаются однонаправленные процессы коренных изменений [267]. осуществить перестройку организационной структуры (изменение трофической системы, числа видов, взаимосвязей между популяциями) и вывести экосистему из кризиса. Область кризисных процессов характеризуется тем, что при малых изменениях структуры или величины внешнего воздействия возможно резкое (качественное) изменение режима функционирования системы. Элиминация небольшой по биомассе популяции может привести к массовой элиминации других видовых популяций в экосистеме [184]. Это обусловлено нелинейным характером взаимосвязей в сложных системах. Процессы развития критических явлений в экосистемах протекают по определенным закономерностям, важнейшими из которых являются принцип порогового реагирования (закон «все или ничего» Г.П.Боулича) и принцип Ле Шателье-Брауна [67, 197].
В результате действия механизмов управления экосистема снова выходит в гомеостатическии диапазон (область устойчивого развития), но уже со структурными и функциональными изменениями. Результатом организационных перестроек часто является коренное изменение структуры (изменение видового состава, ранга конкретных популяций) и взаимосвязей (функционирования трофической сети, отношений между популяциями) в экосистеме, достаточных для управления новыми потоками вещества и энергии.
Изменения, происходящие в экосистеме в области перестроек (кризиса), происходят ввиду накопления в системе потенциала для изменения проходящих потоков ЭВ (например, деятельность пионерных видов изменяет внутреннюю среду и готовит почву для смены видового состава). Меняется внутренняя структура, состав, количество связей, и как следствие, условия существования (среда обитания). Для обеспечения более эффективного управления потоками ЭВ происходит перестройка (усложнение) управляющих механизмов и структуры системы под новые возможности функционирования. Перестройка структуры сопровождается обострением всех процессов в системе, частичным разрушением сети взаимодействий, элиминацией ряда элементов (популяций), сменой доминантов и др. процессами. Подобные явления происходят на различных уровнях экологических систем, в биосистемах организменного уровня, в процессах эволюции [82, 83, 85, 86, 117, 170, 267]. В процессе перестройки системы возникает несколько вариантов структуры - так называемый спектр возможных путей развития, который включает в себя все разнообразие вариантов возможных структурных и функциональных по строений (рис. 3).
Структурно-функциональные аспекты и динамика развития экосистем
Комплекс знаний о кризисных процессах, выявленный на базе различных дисциплин, предполагается использовать для сопоставления с кризисными процессами в экосистемах. Для этого необходимо рассматривать биологические объекты как сложные системы, имеющие определенную структуру, динамику, свойства и закономерности развития [158, 254, 264, 278, 279, 287, 288,292].
В публикациях разные авторы используются два почти равнозначных термина для обозначения систем биоценотического уровня - экосистема и биогеоценоз. Термин «экосистема» предложен впервые Тенсли в 1935 г., а спустя семь лет, по сути, современная его трактовка была дана Линдеманом. Понятие «биогеоценоз» предложено в 1940-х годах В.Н. Сукачевым [61].
Биогеоценоз - это часть пространства, через которую не проходит ни одна существенная биоценотическая, геоморфологическая, гидрологическая, макроклиматическая и почвенно-геохимическая границы. Число и интенсивность связей элементов биогеоценоза значительно сильнее, чем связи их с элементами другого биогеоценоза [156]. Биогеоценоз - единица, прежде всего, структурная, выделяемая на основе изучения состава сообщества [61].
Экосистема, в широком понимании - это любое сообщество живых существ и среда его обитания, объединенные в единое функциональное целое на основе взаимозависимости и взаимодействия отдельных компонентов. Определение экосистемы, предложенное Ю. Одумом: «Любая единица (биосистема), включающая все совместно функционирующие организмы (биотическое сообщество) на данном участке и взаимодействующая с физической средой таким образом, что поток энергии создаст четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и неживой частями, представляет собой экологическую систему, или экосистему» (Одумт. 1, с. 24 [174]).
Под экосистемой подразумевается сообщество жизненных форм, симбиотически (экобиотически) взаимосвязанных между собой потоками вещества и энергии и рассматриваемых на промежутках времени, больших периода сукцессионного цикла [128, 131,132].
В рассмотренных определениях экосистемы главное - функция системы, способ ее функционирования, никак не связанный ни с размерами самой системы, ни с ее географическим районированием. Все члены биологического сообщества соединены между собой и с окружающей их абиотической средой различными типами связей. Эти связи являются своеобразными каналами, по которым циркулируют потоки вещества и энергии. Функциональный подход к изучению биосистем предполагает четкое разграничение внутренних (межкомпонентных) и внешних (межсистемных) связей и соответственно входных и выходных, а также транзитных (латеральных, горизонтальных) потоков, с одной стороны, и обменных внутрисистемных (радиальных, вертикальных) - с другой [95]. Функциональный подход ориентирован, прежде всего, на специфику биогеохимического круговорота. Именно функциональным образом можно корректно выделить биоценоз как совокупность участвующих в круговороте живых организмов. Абиотические факторы воспринимаются как компоненты внешней среды, с которой биоценоз обменивается веществом и энергией, и характеризуются через влияние на биотические элементы. Биоценотические функциональные модели, таким образом, наиболее удовлетворительны с точки зрения требований, предъявляемых к эволюционным моделям [85, 119,120, 147].
Экосистема, таким образом, - это понятие, связанное в первую очередь со структурой потоков {в частности с трофической структурой). Поэтому справедливо такое определение экосистемы: функциональная система, включающая в себя сообщество живых организмов и их среду обитания.
Формально один и тот же объект иногда с равным основанием может называться экосистемой и биогеоценозом, однако внимание специалистов, изучающих его как экосистему или как биогеоценоз, будет сосредоточено на разных аспектах [61].
Данное исследование кризисных процессов связано с изучением взаимосвязей между различными популяциями, между биосистемой и окружающей ее (внешней) средой, рассмотрением потоковых (трофических) структур, выявлением каналов протекания потоков энергии и вещества. Так как, в данной работе исследуются функциональные аспекты биосистем, основным понятием, используемым нами, будет экосистема.
Для лучшего понимания процесса функционирования экосистемы необходимо комплексное изучение ее основных свойств и характеристик, взаимосвязей и закономерностей поведения ее элементов. С точки зрения системного подхода наиболее полное представление о функционировании системы можно получить, изучая ее на протяжении всего периода существования.
Рассмотрению структурно-функциональных аспектов организации экосистем посвящено множество работ, освещающих данные аспекты с позиции различных дисциплин. В данной работе для раскрытия основных закономерностей протекания кризисных процессов главное внимание необходимо уделить рассмотрению следующих аспектов: иерархические уровни организации, устойчивость, взаимосвязи, коадаптивность, разнообразие, сложность, динамика [49].
Любая система, независимо от природы, представляет собой общность элементов, объединенных связями, которые являются организующим моментом. Еще в 30-е годы В.В. Стачинский, при разработке концепции биоценоза, основывался на положении, согласно которому сущность биоцено-тических группировок вытекает не из структурных взаимоотношений, а наоборот, характер связей определяет сами структуры биоценоза [227]. Как отмечал Ю.М. Свирежев, устойчивость биологических сообществ определяется характером и интенсивностью межвидовых взаимодействий [206, 208]. Из этих высказываний вытекает важность учета многообразия взаимосвязей как основополагающего свойства структуры биологической системы. В современных исследованиях наиболее распространенным способом описания структуры сообщества является описание структуры потоков энергии и вещества через экосистему - трофический граф сообщества [209].
При изучении экосистем взаимосвязи рассматриваются как во временном, пространственном и функциональном аспектах, так и в качественном (молекулярные, физиологические, экологические, филогенетические и т.д.) и количественном (число и сила связей, частота их проявления). Количественные и качественные аспекты связей отражают общую систему взаимосвязей экосистемы, определяющей, в конечном итоге, сложность поведения, как отдельных элементов, так и динамику всей экосистемы в целом.
Методологические подходы к исследованию кризисов в экосистемах
Методы и методики, описанные в данной главе, представляют собой как теоретические положения (методологические подходы), примененные автором работы при обработке данных о кризисных явлениях в различных экосистемах, так и частные методики исследования, способы обработки экспериментальных данных, использованные различными авторами при описании кризисов (по литературным источникам).
Формирование целостного представления о динамике развития экосистем возможно при объединении результатов исследований подобных процессов в различных системах. Несмотря на то, что в настоящий момент имеется большое количество работ, посвященных анализу развития экосистем проблема разработки методологии их исследования остается актуальной, так как в каждом конкретном случае исследования требуется оригинальный подход, выбор комплекса инструментов анализа в зависимости от его целей, от специфики объекта исследований, его уровня организации и масштаба [13,23,67,197,206,209].
В настоящее время разработаны некоторые общие методические подходы к исследованию устойчивости природных систем. Это теория катастроф [26], методы системной анализа [56, 178, 239, 242], разработки в области теории графов [55, 199, 209, 252], матричного анализа [23, 123, 156]. Однако комплексное изучение экологических систем предполагает поиск новых методологических решений [152].
Методологический подход, применяемый в данной работе, предполагает необходимость разработки процедуры проведения анализа кризисных процессов развития экосистем. Явления и процессы, исследуемые на основе палеонтологических материалов, обладают недостаточной степенью достоверности из-за разрывов в палеонтологической летописи. Для более адекватного описания закономерностей протекания кризисных явлений необходимым становится использование концептуального аппарата системных дисциплин. Каждая из этих дисциплин рассматривает кризисные явления в своих аспектах, использует свои временные масштабы и степень детализации, свои уровни рассмотрения. Закономерности протекания кризисных явлений в системах различной природы, выявленные различными дисциплинами, в совокупности могут дать комплексную картину кризиса.
Для составления целостной картины протекания кризисных процессов в экосистемах разработан методологический подход, основанный на методе системного анализа с использованием концептуального аппарата и фактологического материала общей теории систем, теории самоорганизации, теории катастроф, экологии, палеонтологии, географии. Применение данного подхода предполагает использование системного терминологического аппарата при описании кризисных процессов в экосистемах. Тем самым достигается унификация описания закономерностей процессов развития различных экосистем, исследуемых в данной работе.
На основе этого подхода в работе описывается последовательность протекания кризисных явлений в различных экосистемах, проводится их этапи-зация (разбиение этих явлений на этапы, характерные для всех рассматриваемых экосистем), а также выявляются общие закономерности протекания кризисных процессов. Это исследование осуществляется на примере экосистем различных типов, различных иерархических уровней и временных масштабов, как в современных экосистемах, так и на примере экосистем, существовавших в геологическом прошлом. В связи с этим, понятие система используется в нескольких контекстах при описании разных объектов исследования: экосистем различных временных масштабов (современных, палео-экосистем], различных иерархических уровней (от локальных экосистем до биогеографических областей), различных типов (морских, озерных, луговых, лесных). Рассматриваются следующие иерархические уровни: система -экосистема, подсистема - сообщество, элемент системы - популяция отдельного вида.
Основу разработанного и применяемого в работе методологического подхода составляет один из инструментов системного анализа - системный изоморфизм. Системный изоморфизм представляет собой алгоритм предсказания сходства и поиска аналогов среди систем различной природы [150, 162,241,242].
Системный изоморфизм, в зависимости от задач исследования, может быть выражен в различных формах (в порядке убывания степени сходства): тождество, неполное сходство, эквивалентность, равенство. Действие системного изоморфизма подчиняется некоторым законам, важнейшим из которых является закон сохранения системного сходства - какие бы эволюционные (неэволюционные) превращения объекты-системы не испытывали, системное сходство сохраняется: оно неуничтожимо. Законам изоморфизма подчиняются все формы движения и все формы существования материи, что приводит, с одной стороны, к изоморфизмам физическим, химическим, геолого-минералогическим, биологическим, социальным, и с другой стороны, к изоморфизмам пространственным, временным, динамическим, субстанциональным.
Биологическим примером действия законов системного изоморфизма является номогенетическая концепция о биоизоморфизме Л.С.Берга, в которой представлены две основные формы биологического сходства: сходство родственных организмов, или параллелизм, и сходство неродственных организмов, или конвергенцию.
Алгоритм системного изоморфизма реализуется в следующей последовательности:
устанавливаются принципиальные особенности объекта исследования (системы) или системы объектов данного рода;
строится абстрактная модель, изоморфная по этим особенностям оригиналу;
производится отбор из уже известных науке объектов-систем или системы объектов данного рода, изоморфных данной модели;
устанавливается изоморфизм исходного объекта-системы или системы объектов данного рода отобранным объектам-системам или системам объектов данного рода.
Первая часть алгоритма предполагает этап моделирования. Обычно, после построения модели, происходит ее изучение и адаптация полученных результатов к моделируемой системе. Системный изоморфизм позволяет не останавливаться на этом этапе и предлагает воспользоваться преимуществами, которые дает абстрактная модель - изучить иные предметные области и попытаться обнаружить аналоги, что и предполагает вторая часть алгоритма. При этом появляется уникальная возможность - перенесение знаний из одной предметной области в другую и построение междисциплинарных теоретических моделей.
Для осуществления комплексного исследования динамики экосистем разработанный методологический подход данной работы предполагает реализацию алгоритма системного изоморфизма с привлечением теоретических основ различных областей знаний: экологии, общей теории систем, математической биологии, палеонтологии, географии, теории самоорганизации, теории катастроф.
Базовой составляющей междисциплинарного исследования в данной работе являются системный подход, общая теория систем и системный анализ, представляющие собой естественную методологическую основу изучения, описания, формирования систем, решения проблем управления ими, научного подхода к принятию управляющих решений.
